Kraftstoffzumesseinheit für eine Kraftstoffpumpe

Abstract

 Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffzumesseinheit (1) zur saugseitigen Fördermengenregelung einer Kraftstoffhochdruckpumpe einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine. Die Kraftstoffzumesseinheit (1) weist ein von einem Elektromagneten (10) betätigtes Regelventil mit einem Ventilglied (34) auf, wobei der Elektromagnet (10) durch seine Magnetkraft einen Anker (16) und einen Ankerbolzen (18) bewegt. Der Ankerbolzen (18) ist dabei in wenigstens einer Lagerbuchse (52) axial verschiebbar gelagert. Die Lagerbuchse (52) weist dabei mindestens eine Axialnut (56; 56a; 56b) auf.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffzumesseinheit für eine Kraftstoffpumpe in einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Außerdem ist Gegenstand der Erfindung eine Kraftstoffpumpe nach dem Oberbegriff des entsprechenden nebengeordneten Patentanspruchs.

[0002] Eine solche Kraftstoffzumesseinheit ist durch die DE 10 2005 025 872 A1 bekannt. Diese Kraftstoffzumesseinheit dient zur saugseitigen Fördermengenregelung einer Kraftstoffpumpe, die Teil einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine ist. Die Kraftstoffzumesseinheit weist ein von einem Elektromagneten betätigtes Regelventil mit einem Ventilglied auf, durch das im Ansaugbereich der Kraftstoffhochdruckpumpe unterschiedliche Durchflussquerschnitte eingestellt werden können. Dadurch wird Fördermenge der Kraftstoffpumpe geregelt. Der Elektromagnet weist einen Anker und einen beweglichen Ankerbolzen auf, durch den das Ventilglied bewegbar ist. Der Ankerbolzen ist in wenigstens einer Lagerbuchse axial verschiebbar geführt. Diese wenigstens eine Lagerbuchse kann aus Metall, bspw. aus Bronze, Aluminium oder Kupfer oder aus einem kraftstoff- und temperaturbeständigem Kunststoff hergestellt sein.

Offenbarung der Erfindung

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffzumesseinheit der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sie ein besseres Betriebsverhalten und eine erhöhte Lebensdauer aufweist. Die Kraftstoffzumesseinheit soll zudem kostengünstig sein.

[0004] Die Aufgabe wird durch eine Kraftstoffzumesseinheit mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst, sowie durch eine Kraftstoff-Hochdruckpumpe mit den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruchs. Für die Erfindung wichtige Merkmale finden sich ferner in der nachfolgenden Beschreibung und in der Zeichnung, wobei die Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wichtig sein können, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den Unteransprüchen.

[0005] Beim Betreiben der Kraftstoffzumesseinheit wird insbesondere durch das Bewegen des Ankerbolzens zwangsläufig Kraftstoff im Inneren der Kraftstoffzumesseinheit verschoben. .Damit die Funktion der Kraftstoffzumesseinheit dadurch nicht behindert wird und um betriebsbedingte, nachteilige Veränderungen in der Kraftstoffzumesseinheit zu verhindern, sind bekanntermaßen Druckausgleichsbohrungen bspw. in einem Boden eines Ventilkolbens und/oder im Anker der Kraftstoffzumesseinheit vorgesehen. Erfindungsgemäß werden diese Druckausgleichsbohrungen zumindest teilweise in die ohnehin notwendigen Lagerbuchsen zur Führung des Ankerbolzens integriert, indem sie eine Axialnut aufweisen. Diese Lagerbuchsen werden mit hoher Genauigkeit separat bevorzugt aus einen Strangpressprofil hergestellt, um einerseits eines festen Sitzes der Lagerbuchse in einem Ventilgehäuse und andererseits eine bestmögliche Führung für den Ankerbolzen zu realisieren. Schon während des beim Strangpressen erfolgenden Umformvorgangs können ohne zusätzliche Herstellungskosten eine oder mehrere Axialnuten an der Lagerbuchse vorgesehen werden. Auf Druckausgleichsbohrungen innerhalb des Ventilgehäuses kann somit zumindest teilweise verzichtet werden. Dies macht die erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstig.

[0006] Unter Berücksichtigung eines Gesamtkonzeptes der Kraftstoffzumesseinheit können die Axialnuten dabei an einer Außenseite oder an einer Innenseite der Lagerbuchse angeordnet sein. Eine einzige Axialnut pro Lagerbuchse kann ausreichend sein. Bei einer Verwendung von mehreren Axialnuten ist es in aller Regel vorteilhaft, die Axialnuten gleichmäßig über den Umfang zu verteilen, um eine genaue Führung des Ankerbolzens zu gewährleisten. Bei der Anordnung der Axialnuten an der Innenseite der Lagerbuchsen ergibt sich ein zusätzlicher Vorteil, wenn die Axialnuten so dimensioniert werden, dass die Kontaktfläche zwischen einer Lagerfläche und dem Ankerbolzen minimiert und in Folge dessen der Reibungswiderstand verringert wird. Dadurch ist es auch möglich, die Innenbohrung der Lagerbuchse über die ganze Länge konstant zu halten.

[0007] Um den Reibungswiderstand des Ankerbolzens zu reduzieren, ist es weiter möglich, dass die Innenseite der Lagerbuchse lediglich bereichsweise zylindrisch ausgeführt ist und diese damit nur bereichsweise als Lagerfläche für den Ankerbolzen wirkt. Das bedeutet im Umkehrschluss, dass der Innendurchmesser der Lagerbuchse bereichsweise größer ist als der Innendurchmesser im Bereich der Lagerfläche. Der Bereich mit dem größeren Durchmesser kann dabei nur auf einer Seite der Lagerbuchse angeordnet sein. Er kann aber auch auf beiden Seiten der -Lagerbuchse angeordnet sein, so dass sich die eigentliche Lagerfläche für den Ankerbolzen in der Mitte der Lagerbuchse befindet. Dabei kann der Bereich der Lagerbuchse mit einem größeren Innendurchmesser bereichsweise bspw. konisch oder einfach mit einem größeren Durchmesser zylindrisch ausgestaltet sein.

[0008] Vorteilhaft ist auch, dass die Lagerbuchse durch Umformen von Material, insbesondere Ziehen oder Strangpressen, hergestellt ist. Der Vorteil des Strangpressens ist beispielsweise die Möglichkeit, Profile auch in kompliziertesten Formen oder aus schwer umformbaren Werkstoffen mit großer Präzision herzustellen. Dadurch ist die Wahl des verwendbaren Werkstoffs nahezu beliebig. Der hohe, in einem Verfahrensschritt erreichbare Umformgrad und die relativ geringen Werkzeugkosten machen das Herstellungsverfahren effektiv und kostengünstig. Alternativ kann die Lagerbuchse auch durch Ziehen von Rundmaterial durch einen Ziehstein hergestellt werden, was ebenfalls effektiv und kostengünstig ist.

Kurzbeschreibung der Figuren

[0009] Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beispielhaft erläutert. Es zeigen:

Figur 1

eine erfindungsgemäße Kraftstoffzumesseinheit in einem Längsschnitt; und

Figur 2

eine vergrößerte Schnittdarstellung und eine Draufsicht der Lagerbuchse aus Figur 1.

Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels

[0010] In Figur 1 ist eine erfindungsgemäße Kraftstoffzumesseinheit in einem Längsschnitt dargestellt. Sie ist in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 gekennzeichnet. Die Kraftstoffzumesseinheit 1 ist in der Kraftstoffströmung zwischen einer Vorförderpumpe und einer Kraftstoffhochdruckpumpe einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine angeordnet und dient dazu, die von der Kraftstoffhochdruckpumpe geförderte Kraftstoffmenge variabel einzustellen. Durch die Kraftstoffzumesseinheit 1 wird dabei ein veränderlicher Durchflussquerschnitt zwischen der Vorförderpumpe und der Kraftstoffhochdruckpumpe eingestellt. Die Kraftstoffzumesseinheit 1 wird von einer elektronischen Steuereinrichtung (nicht dargestellt) angesteuert, durch die Betriebsparameter der Brennkraftmaschine ausgewertet werden und abhängig davon eine erforderliche Fördermenge der Kraftstoffhochdruckpumpe ermittelt wird.

[0011] Die Kraftstoffzumesseinheit 1 weist einen Elektromagneten 10 und einen durch diesen betätigtes Regelventil 12 auf. Die wesentlichen Bauteile des Elektromagneten 10 sind eine Magnetspule 14, ein Anker 16 mit Ankerbolzen 18 und ein Magnettopf 20, der die Magnetspule 14 und den Anker 16 teilweise umschließt. Ankerbolzen 18 und Magnetspule 14 können einstückig oder als gesonderte Bauteile hergestellt werden. Der Magnettopf 20 ist teilweise mit Kunststoff umspritzt, wobei an der Umspritzung 21 ein Steckergehäuse 22 ausgeformt ist, in dem wenigstens ein elektrischer Anschluss 24 für die Magnetspule 14 angeordnet ist.

[0012] Das Regelventil 12 weist ein Ventilgehäuse 30 auf, das zugleich als Magnetkern dient. Im Ventilgehäuse 30 ist eine Längsbohrung 32 vorgesehen, in der ein kolbenförmiges Ventilglied 34 des Regelventils 12 verschiebbar geführt ist. Das Ventilglied 34 ist topfförmig und hohl ausgebildet, wobei an dessen Boden 36 der Ankerbolzen 18 anliegt. Das Ventilglied 34 wird durch eine in diesem angeordnete vorgespannte Feder 38 in Anlage am Ankerbolzen 18 gehalten. Die Feder 38 stützt sich einerseits an der Innenseite des Bodens 36 des Ventilglieds 34 und andererseits an einem in die Längsbohrung 32 eingesetzten ringförmigen Sicherungselement 39 ab. Im Boden 36 des Ventilglieds 34 sind wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Öffnungen 37 vorgesehen, durch die bei der axialen Bewegung des Ventilglieds 34 in der Längsbohrung 32 Kraftstoff hindurchströmen kann. Durch die Öffnungen 37 ist ein Druckausgleich (in Figur 1) im unteren Bereich der Kraftstoffzumesseinheit 1 auf beiden Seiten des Ventilglieds 34 in der Längsbohrung 32 ermöglicht.

[0013] Am Umfang des Ventilgehäuses 30 sind wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Öffnungen 40, beispielsweise in Form von radialen Bohrungen, vorgesehen, die mit einem Kraftstoffzulauf von der Vorförderpumpe her verbunden sind. Die Öffnungen 40 können am Umfang der Längsbohrung 32 im Ventilgehäuse 30 in einer umlaufenden Ringnut 42 münden. Auf dem Ventilgehäuse 30 kann im Bereich der Öffnungen 40 ein ringförmiger Filter 44 angeordnet sein, durch den verhindert wird, dass Verschmutzungen in das Regelventil 12 eintreten können. Der Kraftstoffablauf aus dem Regelventil 12 zur Kraftstoffhochdruckpumpe hin erfolgt aus dem Inneren des Ventilglieds 34 durch die offene, dem Elektromagneten 10 abgewandte Seite des Ventilgehäuses 30 aus der Längsbohrung 32 heraus.

[0014] Das Ventilglied 34 weist in seinem Umfang nahe dessen offenem Ende wenigstens eine, vorzugsweise mehrere Steueröffnungen 46 auf, durch die bei der axialen Bewegung des Ventilglieds 34 in der Längsbohrung 32 die Größe des Durchflussquerschnitts zwischen dem Zulauf und Ablauf des Regelventils 12 gesteuert wird. Je mehr sich die Steueröffnungen 46 in Überdeckung mit der Ringnut 42 befinden, desto größer ist der Durchflussquerschnitt. In Figur 1 ist das Ventilglied 34 in der linken Hälfte in seiner voll geöffneten Stellung und in der rechten Hälfte in seiner geschlossenen Stellung dargestellt. Zwischen dem Anker 16 und dem Ventilgehäuse 30 ist ein Restluftspaltscheibe 31 angeordnet, durch die verhindert wird, dass der Anker 16 am Ventilgehäuse 30 zur Anlage kommt.

[0015] Der Ankerbolzen 18 ragt vom Magnettopf 20 durch eine Öffnung 50 im Ventilgehäuse 30 hindurch in die Längsbohrung 32 hinein. Die Öffnung 50 kann dabei eine Lagerstelle für den Ankerbolzen 18 bilden, in der dieser in Richtung seiner Längsachse 19 verschiebbar geführt ist. In seinem dem Ventilgehäuse 30 abgewandten Endbereich ist der Ankerbolzen 18 in einer Lagerbuchse 52 in Richtung seiner Längsachse 19 verschiebbar geführt. Die Lagerbuchse 52 ist in eine hohlzylinderförmige Aufnahme 53 des Magnettopfs 20 eingesetzt, vorzugsweise eingepresst. In Figur 1 oberhalb der Lagerbuchse 52 weist die Kraftstoffzumesseinheit 1 einen Hohlraum 54 auf.

[0016] Unter Bezug auf Figur 2 wird die Lagerbuchse 52 nachfolgend beschrieben. Die Lagerbuchse 52 ist als massives ungeteiltes Bauteil aus Metall oder einem geeigneten Kunststoff mit einer zylindrischen Außenform ausgeführt und weist einen Außendurchmesser D auf, an dem die Lagerbuchse 52 in die Aufnahme 53 eingepresst ist. An der Innenseite weist die Lagerbuchse 52 eine zylindrische Lagerfläche 55 mit einem Durchmesser d auf, in der der Ankerbolzen 18 mit geringem radialem Spiel geführt ist. Die Lagerbuchse 52 ist durch Umformen, insbesondere Ziehen oder Strangpressen, hergestellt. Die Lagerfläche 55 der Lagerbuchse 52 kann mit einer gleitfähigen Beschichtung oder einer gleitgeschliffenen Oberfläche versehen sein, um die Gleiteigenschaften zu verbessern und eine hohe Verschleißfestigkeit zu erreichen.

[0017] In Figur 2 ist im oberen Bereich der Draufsicht eine Nut 56 angeordnet, die sich axial über die gesamte Länge der Lagerbuchse 52 erstreckt. Die Axialnut 56 bildet nach dem Einpressen der Lagerbuchse 52 in die Aufnahme 53 einen Hohlraum, der zum Druckausgleich im Hohlraum 54 beim Bewegen des Ankerbolzens 18 dient. In abweichenden Ausführungsformen können auch mehrere Axialnuten auf der Außenseite (vgl. Bezugszeichen 56a) und/oder auf der Innenseite, also der Lagerfläche 55 (vgl. Bezugszeichen 56b), angeordnet sein. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Axialnuten gleichmäßig über den Umfang der Lagerbuchse verteilt sind, um eine genaue Führung des Ankerbolzens 18 zu gewährleisten. Eine besonders wirtschaftliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lagerschale sieht vor, dass die Axialnuten 56b so dimensioniert werden, dass die Kontaktfläche zwischen der Lagerfläche 55 und Ankerbolzen 18 minimiert und in Folge dessen der Reibungswiderstand verringert wird. Dadurch ist es auch möglich, die Innenbohrung 55 der Lagerbuchse 52 durch über die ganze Länge konstant zu halten und schon beim Umformen fertigzustellen.

[0018] Der Innendurchmesser d und der Außendurchmesser D und somit die Wandstärke der Lagerbuchse 52 können im Wesentlichen beliebig gewählt werden. Mit der Lagerbuchse 52 können somit relativ große Durchmesserunterschiede zwischen dem Ankerbolzen 18 und der Aufnahme der Lagerbuchse 52 im Magnettopf 20 ausgeglichen werden. Dies erleichtert die Herstellung des Magnettopfs 20, da dieser im Bereich des Ankers 16 einen relativ großen Durchmesser aufweisen muss und die sich daran anschließende Aufnahme für die Lagerbuchse 52 im Durchmesser nur wenig kleiner ausgeführt werden muss, da der Durchmesserunterschied zum Ankerbolzen 18 durch die Lagerbuchse 52 ausgeglichen wird.

Ansprüche

1. Kraftstoffzumesseinheit (1) zur Fördermengenregelung einer Kraftstoffdruckpumpe einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei die Kraftstoffzumesseinheit (1) ein von einem Elektromagneten (10) betätigtes Regelventil aufweist, wobei der Elektromagnet (10) durch seine Magnetkraft einen Ankerbolzen (18) bewegt und wobei der Ankerbolzen (18) in wenigstens einer Lagerbuchse (52) axial verschiebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Lagerbuchse (52) mindestens eine Axialnut (56; 56a; 56b) aufweist.

2. Kraftstoffzumesseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Axialnut (56; 56a) an einer Außenseite der Lagerbuchse (52) angeordnet ist.

3. Kraftstoffzumesseinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Axialnut (56b) an einer Innenseite (55) der Lagerbuchse (52) angeordnet ist.

4. Kraftstoffzumesseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Axialnuten (56; 56a; 56b) gleichmäßig über einen Umfang der Lagerbuchse (52) verteilt sind.

5. Kraftstoffzumesseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite der Lagerbuchse bereichsweise zylindrisch ausgeführt ist und damit bereichsweise als Lagerfläche für den Ankerbolzen wirkt.

6. Kraftstoffzumesseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendurchmesser der Lagerbuchse bereichsweise größer ist als der Innendurchmesser im Bereich der Lagerfläche.

7. Kraftstoffzumesseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (52) durch Umformen, insbesondere Ziehen oder Strangpressen, hergestellt ist.

8. Kraftstoffzumesseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil ein Ventilglied (34) aufweist, und dass das Ventilglied (34) mit dem Ankerbolzen (18) zusammenwirkt.

9. Kraftstoffzumesseinheit (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ankerbolzen (18) ein Anker (16) angeordnet ist.

10. Kraftstoff-Hochdruckpumpe für eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung einer Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffzumesseinheit (1) zur saugseitigen Fördermengenregelung, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstoffzumesseinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.

Zeichnung